JPH04265492A - 高速ポンプ - Google Patents

高速ポンプ

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JPH04265492A JP3284690A JP28469091A JPH04265492A JP H04265492 A JPH04265492 A JP H04265492A JP 3284690 A JP3284690 A JP 3284690A JP 28469091 A JP28469091 A JP 28469091A JP H04265492 A JPH04265492 A JP H04265492A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高速ポンプに関し、特に
渦流浴および温泉に使用される高速ポンプに関する。他
の同様な装置は主として次の五つの種類に属する：ａ．
単速度交流誘導モータを使用する直動端部吸込み（非−
自動水切り）低速ポンプ。 ｂ．単速度交流誘導モータを使用する直動端部吸込み、
自動水切り、低速ポンプ。 ｃ．２速度交流誘導モータを使用する直動端部吸込み（
非−自動水切り）低速ポンプ。 ｄ．可変速、可変周波数誘導モータを使用する直動端部
吸込み、自動水切り、低速ポンプ。 ｅ．高速直巻交直両用モータによって付勢されるベルト
駆動、低速水中ポンプ（可搬式渦流浴ユニットの時だけ
）。
【０００２】
【従来の技術】前記の種類に入るすべての渦流浴ポンプ
は常態では、循環せしむべき液体に流動および圧力を発
生せしめるようになっており、何れも放射羽根を有する
密閉羽根車構造の単段、遠心力カイネチックポンプであ
る。実質的にすべての渦流浴ポンプは多くのモータ駆動
遠心ポンプの場合と同様に、種々の型の誘導モータによ
って駆動される。
【０００３】前記の如き従来の装置の最大の欠点は、モ
ータの価格が比較的高いということである。モータの寸
法、したがってその価格はモータ速度に逆比例する。速
度が大であれば大である程、寸法は小となりかつ価格は
安くなる。米国における普通の家庭用交流の場合、モー
タ極数が最小（２）で、電流周波数が毎秒６０サイクル
である交流誘導モータについて考えれば、最高モータ速
度は３６００ＲＰＭである。サイクル周波数（したがっ
てモータ速度）を増減せしめ得る誘導型の交流モータに
対しては種々の装置が開発されているが、これはモータ
および制御ユニットの複雑性および価格を低下させるも
のではなく、むしろこれを増加させる。
【０００４】モータ速度（したがってポンプ速度）を、
可変周波数装置によって増加せしめる場合においても、
羽根車の羽根の入口に生じるキャビテーションによって
、渦流浴または温泉に使用される普通の遠心ポンプの速
度には制限がある。これが今日高速交直両用モータによ
って付勢されるベルト駆動水中ポンプの速度を、ほぼ３
６００ＲＰＭまで低下させる理由である。さらに普通の
交直両用モータは本質的に騒音を発生し、かつ普通は非
常に高い速度で（１０，０００ＲＰＭ以上）作動せしめ
、定置渦流浴ポンプにおいて必要とされる出力レベルに
対して、十分な冷却効果が得られるようにせねばならぬ
。
【０００５】なお次に掲げる特許は本発明の種々の特色
を検討するために示したものである。 　　　　　　特許番号　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　発明者　　　　　　４，６６１，０４１　　
　　　　　　　　Ｈｅｓｓｌｅｒ　　　　　　３，３８
４，０２２　　　　　　　　　　Ｏｓｈｉｍａ　　　　
　　４，０１９，８２９　　　　　　　　　　Ｋｎｏｐ
ｆｅｒ　　ｅｔ　　ａｌ．　　　　　　４，４４９，８
８９　　　　　　　　　　Ｂａｌｊｅ　　　　　　４，
５２３，９００　　　　　　　　　　Ｆｒｅｙ　　　　
　　４，６４２，０２３　　　　　　　　　　Ｄｕｎｎ
　　　　　　４，２１３，７４２　　　　　　　　　　
Ｈｅｎｓｈａｗ　　　　　　４，３８９，１５９　　　
　　　　　　　Ｓａｒｖａｎｎｅ　　　　　　４，５１
８，３１１　　　　　　　　　　Ｄｅｒｎｅｄｄｏ　　
ｅｔ　　ａｌ．　　　　　　３，５１６，７５７　　　
　　　　　　　Ｂａｕｍａｎｎ　　　　　　４，１２６
，３６０　　　　　　　　　　Ｍｉｌｌｅｒ　　ｅｔ　
　ａｌ．　　　　　　４，２８６，９１９　　　　　　
　　　　Ｙａｍａｇｕｔｉ　　　　　　２，９９１，９
２７　　　　　　　　　　Ｑｕｉｃｋ　　　　　　４，
８４２，４８１　　　　　　　　　　Ｃｏｌｌｉｎｓ　
　　　　　３，２８６，６３９　　　　　　　　　　Ｈ
ｕｔｔｏｎ渦流浴および温泉に使用される本発明の高速
ポンプによれば、在来のポンプが有する制限を取除くこ
とができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は高速度
で作動する改良ポンプを供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の主なる特色によ
れば、渦流浴および温泉に対し、高速遠心羽根車ポンプ
を直接駆動（直結）により、４０００乃至９０００ＲＰ
Ｍの速度で作動せしめるために直巻交直両用モータが使
用される。交直両用モータは、その速度が大なることと
、寸法が小なることとによって、単速度、２速度または
可変速誘導モータに比して安価である。なお交直両用モ
ータにおいては、モータに対する電圧を変えるだけで容
易に速度を変えることができ、この可変速性を利用する
ことは渦流浴および温泉の分野においては望ましい選択
である。
【０００８】本発明の一つの特色は羽根車の羽根の先導
縁が前方囲い板の軸線方向部分に沿って、前方の流入流
体（羽根車の目）の方に延び、雌の“誘導羽根車”を形
成するようになっていることである。羽根車の羽根の雌
誘導羽根車部分は流入流動に対しほぼ５ないし１５度の
広い後退角を有している。インヂューサ（雄および雌）
がポンプの吸込み性能を改良し、かつ過大なキャビテー
ション（騒音および／または損傷）を発生せしめること
なく、高速度で作動せしめ得ることは知られている。さ
らに羽根車の羽根の全長に亙り軸線方向に向って、羽根
車の目の方に延び、雄の“誘導羽根車”を形成し、羽根
車を備えた独立のインヂューサと同様な改良吸込み性能
を有する羽根車がある。本発明の誘導羽根車は、前方囲
い板に装着された羽根の部分だけが羽根車の目の中に延
び、雌の“誘導羽根車”を形成するようになっている。 キャビテーションは普通は、羽根車の羽根の先導縁が前
方囲い板と出会う点に発生する。これによって独立のイ
ンヂューサの場合のように、ポンプの価格または寸法を
増加させることなく、所要の改良吸込み性能（高速交直
両用モータ直接駆動の場合は４０００乃至９０００ＲＰ
Ｍ）を得ることができ、またはポンプを低速度で作動さ
せることができる。雌の誘導羽根車の羽根を延長させる
ことはポンプ工業においては周知であるが、本発明の特
色はこれを、渦流浴および温泉に使用される交直両用モ
ータによって直接駆動されるポンプ、特に塑造プラスチ
ックの羽根車に使用することである。
【０００９】本発明の他の特色には、モータの騒音レベ
ルを減少せしめ、かつモータの冷却を増加せしめるよう
に、モータファンに独特の変型を加えることが含まれる
。モータ冷却ファンの基本的機能は固定子積層部分を通
し、かつ磁界コイル、電気子、整流子およびブラシを通
して周囲空気をモータハウジング内に引込むと共に、空
気を十分に流動せしめ、モータ軸受を冷却することであ
る。この型のファンはモータ工業においては周知であり
、冷却および騒音防止を好適にするために、普通はファ
ンの羽根の数を、それ以上の全長羽根を設ければファン
の吸込み部分を通る空気の流動を阻止するようになる点
まで増加する。本発明によるファンは普通の全長ファン
ブレードの間に均等に隔置された渦流防止（短い）羽根
を設けることと、後方ファン囲い板の直径をブレードの
最大外径より小となすことによってさらに効果的となる
（騒音が減少し、具合よく冷却される）。渦流防止羽根
を設けることによって、ファンに入る空気を阻止するこ
となく、ファンに対しさらに多くのブレード／羽根を使
用し得るようになる。ブレード／羽根の数が大となれば
、ファンの各ブレード／羽根に対する圧力負荷は減少し
、これは騒音レベルを低下させると共に、モータ騒音の
周波数を増加せしめ、騒音を防止し易くする。後方囲い
板を小さくすれば、ファンの吐出し側における流動空気
の軸線方向成分の阻止される傾向は少なくなる。これは
モータハウジングの通気孔を通る空気の抵抗が減少する
からである。このファンの冷却効果が優れているために
ファン直径を小さくすることができ、これはまた騒音レ
ベルを低下させる。
【００１０】本発明の他の特色には、ファンブレード／
羽根の外径に近接するモータハウジングの固定“剥離器
”舌片を変型することが含まれる。剥離器舌片はファン
のブレードに対して斜めに配置され、さらにモータファ
ンの騒音を減少させるようになっている。このように斜
めに配置しなければ、各ファンの羽根の高圧側および低
圧側の弁様効果が剥離器舌片近くにおよび、強い圧力振
動、すなわち騒音を発生させるようになる。剥離器の舌
片を斜めにすることにより、ファンのブレードが舌片に
近づく箇所におけるファン吐出し圧力の変動はさらに緩
やかとなる。
【００１１】本発明の他の特色には、モータを支持しか
つポンプを間接的に支持する多目的モータ装架足が、電
気制御盤を装架するためにモータの底部の設けられた空
洞を包囲すると共に、二重絶縁一体性が維持され、かつ
モータとモータ基礎との間の音響が阻止されるようにな
ることが含まれる。前記機能はエラストマ材料よりなる
装架足を使用することによって得られる。多くのモータ
においては機能が一つだけの金属または硬いプラスチッ
クよりなる装架足が設けられている。
【００１２】本発明のなお他の特色は２段前方羽根車密
封摩擦リング（表面）構造が使用され、ポンプ吸込み側
における再循環漏洩流動を阻止するようになっているこ
とである。これはポンプ効率を高めるばかりでなく、ポ
ンプの吸込み性能をも改良する。これは前述の誘導羽根
車の使用によるもので、ポンプの高速作動を可能にする
。２段前方羽根車密封摩擦リング（表面）構造を工業用
ポンプに使用することは周知であるが、本発明の特色は
この構造を、渦流浴および温泉用の、交直両用モータに
よって駆動されるポンプに対し、特に前述の雌誘導羽根
車の羽根に対して使用することである。
【００１３】本発明のなお他の特色は、１８，０００Ｒ
ＰＭに達する、機械的密封部材の乾式運転を可能にする
機械的密封部材との独特の組合わせである。この特性は
プラスチック羽根車の裏側に、セラミック回転部材を設
けることによって得られ、該回転部材はその外周が金属
帯によって包囲される。この金属帯は十分な量の熱を放
散せしめ、前記のように高速度で乾式運転を行う時にお
いても、密封部材および羽根車を数時間に亙って使用す
ることができる。交直両用モータは無負荷時においては
速度が上昇するから、これは重要な問題である。
【００１４】なお本発明の特色によれば、種々の速度制
御部材が独特の方法によって収納され、これら速度制御
部材に対して別々の囲いを必要としないようになる。し
たがって設計費用も低減する。渦流浴および温泉に使用
される他の速度制御装置は別々の囲いを必要とする。本
発明の特色はモータの腹部に電気区画を追加し、これを
制御ＰＣ盤装架用のモータ装架足によって被覆すること
によって得られる。他の制御ＰＣ盤は、放熱用後方モー
タ区画カバー上において、該モータの後部に装架するこ
とができる。
【００１５】本発明の他の目的、特色および利点は次に
添付図面を参照して説明する好適な実施例によりさらに
明らかとなる。
【００１６】
【実施例】本発明のポンプ装置は図１を参照することに
よって良く理解することができる。図示の如く本装置は
吸込みカバー１１、吸込み口１２、挿入部材１３および
自己水切り管路１４を有している。Ｏ−リング１６はカ
バー１１と、吐出し口１９を有するケーシング１８との
間に位置している。カバー１１およびケーシング１８は
標準の方法で自動タッピングねじにより交直両用モータ
　　ハウジング２０に装架されている。交直両用モータ
は固定子２２および電機子２４を有している。この電機
子は整流子２５と、ねじ端部２７およびスプライン端部
２８を有する軸２６とを備えている。交直両用モータに
対する整流子ブラシは断面図に垂直な面内において、ハ
ウジング２０の中に位置している。
【００１７】軸の端部２７には誘導羽根車３０が螺着さ
れ、この誘導羽根車の上にはゴムブーツ３０、セラミッ
クリング３２および金属保持リング３３が装架され、こ
れらは機械的密封部材の部分を形成している。機械的密
封部材の他の部分は炭素密封リング３５、ゴムブーツ３
６、ばね３７および保持キャップ３８を含んでいる。Ｏ
−リング３９はキャップ３８およびケーシング１８の間
に位置している。誘導羽根車３０は２段の前面４０，４
１を有し、これら前面は挿入部材１３の補合内面１３ａ
，１３ｂの間に間隙を残すように延び、羽根車密封摩耗
リング面を形成し、ポンプ吸込み側に漏洩流体が流入す
るのを阻止するようになっている。誘導羽根車は部分４
２ａを有する羽根４２を備え、該羽根部分は前方囲い板
４０ａの軸線方向部分に沿って前方に延び、かつ羽根車
の軸線に対しほぼ５°から１５°の角度で後退し、吸込
み性能を改良するようになっている。
【００１８】油切り４４はハウジング２０の軸受ハブ４
６に近接して、軸２６に装架されている。軸受け４８は
軸２６をハブ４６内に回転自在に装架し、軸受け５０は
スプライン端部２８をハウジング軸受面５２に回転自在
に装架し、かつ軸受け５０は帯片５３によってハウジン
グ軸受面５２上に保持されている。ファン５５はスプラ
インによって軸２６のスプライン端部に装架されている
。
【００１９】弾性モータ装架足６０は区画６１を包囲し
、該区画の中にはモータ速度を制御するための電気部材
６２ａ，ｂを装架するための回路盤６２を装架すること
ができる。後板６５は他の区画６６を包囲し、該区画の
中にはモータ速度を制御するための他の電気部材６７ａ
，ｂに対する他の回路盤６７を装架することができる。 端子７０，７１，７２は回路盤および電力源に対する導
線を接続するために使用される。送電線（図示せず）は
周知の態様で、ハウジング２１内の孔２１を通して接続
される。後板６５は金属によって形成され、フイン６５
ａは、熱の消散を最も必要とする高電力制御回路盤６７
からの熱伝導を容易にするようになっている。
【００２０】好適な実施例においてはカバー１１、挿入
部材１３、ケーシング１８、ハウジング２０、誘導羽根
車３０、ファン５５および装架足６０は射出成形に適す
るプラスチックによって形成される。
【００２１】図２は部分的拡大断面図で、図１の誘導羽
根車３０を示す。羽根車３０のハブ３０ａにはゴムブー
ツ３１、セラミックリング密封部材３２および金属密封
帯３３が装架されている。金属帯は十分に熱を消散し、
密封部材および誘導羽根車の長時間に亙る高速乾燥運転
を可能にする。前方囲い板３０ｂは段付き前面に摩擦リ
ング面４０，４１を有している。羽根４２は先導縁部分
（ハッチで示された）４２ａを有し、この部分は軸線方
向羽根車の目部分３０ｃに緩やかに移行し、かつ誘導羽
根車の軸線に対して５°−１５°の角度をなして後退し
ている。先導縁部分は矢印４３−４３ａによって示され
るごとく流体の移動を円滑にする。
【００２２】図３の（Ａ）および（Ｂ）はさらに本発明
によるモータファンを示す。ファン５５は１３個の全長
ブレート５５ａ、１３個の短い（渦流防止）羽根５５ｂ
、スプライン軸に圧入するためのハブ５５ｃおよび後方
ファン囲い板５５ｄを有している。後方ファン囲い板５
５ｄは直径５５ｆより小さな直径５５ｅを有している。 本発明の要約に記載されているように、全長ブレートの
間に均等に隔置された渦流防止羽根は効果的に冷却を改
良し、かつ囲い板の小さな直径は空気がモータハウジン
グから出る時に、ファンの吐出し口における該空気の流
動を改良する。
【００２３】ファンの特色は図４の（Ａ）を参照するこ
とによって良く理解することができる。この図は図１の
線４−４に沿って取られた部分的断面図で、ファンおよ
び通気孔を通る空気の効果を示す。モータハウジング２
０はファンから空気を排出するためのハウジング通気孔
２０ａ，２０ｂを有している。後方ファン囲い板５５ｄ
は外径５５ｆより小さな直径５５ｅを有し、ファン区画
２０ｃを通って排気口に至る、矢印８０，８１によって
示されような空気の流動を容易にするようになっている
。図４の（Ｂ）においてはファンブレート／羽根の外径
に近接して、羽根２０ａ内に剥離器舌片２０ｄが設けら
れ、かつ図４の（Ｃ）に示される如く、モータハウジン
グ２０の剥離器舌片２０ｄは、ファンブレート５５ａに
対し、ほぼ１５度なる角度８４をなすように斜めに配置
され、モータ／ファンの騒音をさらに減少させるように
なっている。このように斜めに配置しなければ、ブレー
ト／羽根の高圧側および低圧側に高圧の振動が発生し、
または騒音を増加させる。
【００２４】次に図５は直巻直交両用モータＵＶを示す
もので、このモータは常態では電圧制御装置９０によっ
て制御され、該制御装置は例えば１１５ボルト、６０サ
イクルの電圧源と、モータリード線との間に接続されて
いる。制御装置の特定の型は本発明の主題ではないが、
周知の如くこの制御装置はオン−オフスイッチ９１と、
電圧調節装置９２とによって作動させることができ、こ
の調節装置は入力電圧、したがってモータの速度を変え
る。本発明の好適な実施例においては、直巻交直両用モ
ータは固定子および電機子を有し、渦流浴および温泉に
使用するに適した４０００乃至９０００ＲＰＭの範囲で
作動させることができる。
【００２５】以上本発明の好適な実施例について説明し
たが、本発明は特許請求の範囲から離れることなく種々
の変型を行い得るものと解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポンプの断面図。
【図２】本発明の誘導羽根車の部分的拡大断面図。
【図３】（Ａ）は本発明によるファンの正面図。 （Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿って取られた断面図。
【図４】（Ａ）は図１の線４−４に沿って取られたファ
ンおよびハウジング通気孔の部分的断面図。 （Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿って取られたモータハ
ウジング通気孔、剥離器舌片およびファンの断面図。 （Ｃ）は（Ａ）の線Ｃ−Ｃに沿って取られたファンおよ
び剥離器舌片の部分図。
【図５】交直両用モータに対する電圧制御装置の１例を
示す図。
【符号の説明】
１１　　カバー １２　　吸込み口 １３　　挿入部材 １９　　吐出し口 ２０　　ハウジング ２２　　固定子 ２４　　電機子 ２６　　軸 ３０　　誘導羽根車 ３０ｂ　　囲い板 ３０ｃ　　目部分 ４２　　羽根 ４８，５０　　軸受 ５５　　ファン ５５ａ　　ブレード ６０　　装架足 ６２　　回路盤 ６５　　後板 ９０　　制御装置

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　高速ポンプにおいて、交直両用モータ
    で、モータハウジングおよび該モータハウジングの一端
    から軸線方向に延びる端部を備えたモータ軸を有する交
    直両用モータと、前記モータハウジングの前記一端に装
    架され、かつ室を形成するポンプハウジングと、前記一
    つの軸端に装架され、かつ前記室内で回転する誘導羽根
    車で、該誘導羽根車を形成する目の軸線方向部分に入る
    ように前方に延びる羽根を有する誘導羽根車とを有する
    ことを特徴とする高速ポンプ。
  2. 【請求項２】　　前記誘導羽根車が２段の、前方密封摩
    擦リング面を有し、該リング面が前記ポンプハウジング
    内の補合面から偏倚している請求項１記載の高速ポンプ
    。
  3. 【請求項３】　　前記誘導羽根車のハブ部分に装架され
    た回転密封装置と、前記ポンプハウジング内に装架され
    、前記回転密封装置と回転的に接触する固定密封装置と
    を有する請求項１記載の高速ポンプ。
  4. 【請求項４】　　前記回転密封装置がセラミックリング
    密封部材と該密封部材を前記ハブ部分に保持する金属密
    封帯とを有し、かつ前記固定密封装置がカーボンリング
    密封部材を有している請求項３記載の高速ポンプ。
  5. 【請求項５】　　前記モータハウジング内の前記軸の他
    端に装架されたモータファンを有し、該ファンが交互に
    配置されたファンブレードおよび渦流防止羽根を有し、
    該渦流防止羽根が全長ファンブレードの間に均等に隔置
    され、かつ後方囲い板の直径がブレードおよび羽根の外
    径より小となるようにされている請求項１記載の高速ポ
    ンプ。
  6. 【請求項６】　　前記モータハウジングが通気孔を有し
    、該通気孔が前記ファンブレードおよび羽根の外径に近
    接して斜めに配置された剥離器舌片を有している請求項
    １記載の高速ポンプ。
  7. 【請求項７】　　前記剥離器舌片が一つのファンブレー
    ドの軸線に対してほぼ１５度の角度を有するように形成
    されている請求項６記載の高速ポンプ。
  8. 【請求項８】　　エラストマのモータハウジング足装架
    装置を有し、該装架装置が前記モータハウジング内に、
    モータ制御回路盤を装架するための区画を包囲している
    請求項１記載の高速ポンプ。
  9. 【請求項９】　　前記モータハウジング内に他の区画を
    包囲する後板を有し、該区画の中に他のモータ制御回路
    盤を装架するようになっており、かつ前記後板が熱を消
    散させるための冷却フインを有している請求項１記載の
    高速ポンプ。
  10. 【請求項１０】　　前記モータを４０００乃至９０００
    ＲＰＭの範囲内で作動させるモータ制御装置を有してい
    る請求項１記載の高速ポンプ。
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